k8s实战之Service

最新推荐文章于 2022-07-04 17:41:12 发布

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文章标签：数据库网络后端

原文链接：https://yq.aliyun.com/articles/256419

本文深入探讨Kubernetes中的Service机制，包括其如何简化服务代理和发现，支持微服务架构，以及通过虚拟IP进行服务间通信的方法。同时介绍了Service的不同发布方式，如NodePort、LoadBalancer及Ingress等。

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一、概述

　　为了适应快速的业务需求，微服务架构已经逐渐成为主流，微服务架构的应用需要有非常好的服务编排支持，k8s中的核心要素Service便提供了一套简化的服务代理和发现机制，天然适应微服务架构，任何应用都可以非常轻易地运行在k8s中而无须对架构进行改动；

k8s分配给Service一个固定IP，这是一个虚拟IP(也称为ClusterIP)，并不是一个真实存在的IP，而是由k8s虚拟出来的。虚拟IP的范围通过k8s API Server的启动参数 --service-cluster-ip-range=19.254.0.0/16配置;

　　虚拟IP属于k8s内部的虚拟网络，外部是寻址不到的。在k8s系统中，实际上是由k8s Proxy组件负责实现虚拟IP路由和转发的，所以k8s Node中都必须运行了k8s Proxy，从而在容器覆盖网络之上又实现了k8s层级的虚拟转发网络。

服务代理：

　　在逻辑层面上，Service被认为是真实应用的抽象，每一个Service关联着一系列的Pod。在物理层面上，Service有事真实应用的代理服务器，对外表现为一个单一访问入口，通过k8s Proxy转发请求到Service关联的Pod。

Service同样是根据Label Selector来刷选Pod进行关联的，实际上k8s在Service和Pod之间通过Endpoint衔接，Endpoints同Service关联的Pod；相对应，可以认为是Service的服务代理后端，k8s会根据Service关联到Pod的PodIP信息组合成一个Endpoints。

1 　　#kubectl get service my-nginx
2 　　#kubectl get pod --selector app=nginx
3 　　k8s创建Service的同时，会自动创建跟Service同名的Endpoints：
4 　　#kubectl get endpoints my-nginx -o yaml
5 　　#kubectl describe service my-nginx

　　Service不仅可以代理Pod，还可以代理任意其他后端，比如运行在k8s外部的服务。加速现在要使用一个Service代理外部MySQL服务，不用设置Service的Label Selector。
Service的定义文件: mysql-service.yaml:

1 apiVersion: v1
2 kind: Service
3 metadata:
4         name: mysql
5 spec:
6         ports:
7         - port: 3306
8           targetPort: 3306
9           protocol: TCP

　　同时定义跟Service同名的Endpoints，Endpoints中设置了MySQL的IP：192.168.3.180；
　　Endpoints的定义文件mysql-endpoints.yaml:

 1 apiVersion: v1
 2 kind: Endpoints
 3 metadata: 
 4         name: mysql
 5 subsets:
 6 - addresses:
 7         - ip: 192.168.39.175
 8 ports:  
 9         - port: 3306
10 protocol: TCP

　　#kubectl create -f mysql-service.yaml -f mysql-endpoints.yaml

微服务化应用的每一个组件都以Service进行抽象，组件与组件之间只需要访问Service即可以互相通信，而无须感知组件的集群变化。
这就是服务发现；

#kubectl exec my-pod -- nslookup my-service.my-ns --namespace=default
#kubectl exec my-pod -- nslookup my-service --namespace=my-ns

二、Service发布

　　k8s提供了NodePort Service、 LoadBalancer Service和Ingress可以发布Service；

　　NodePort Service

　　　　NodePort Service是类型为NodePort的Service， k8s除了会分配给NodePort Service一个内部的虚拟IP，另外会在每一个Node上暴露端口NodePort，外部网络可以通过[NodeIP]:[NodePort]访问到Service。

　　LoadBalancer Service 　　(需要底层云平台支持创建负载均衡器,比如GCE)

　　LoadBalancer Service是类型为LoadBalancer的Service，它是建立在NodePort Service集群基础上的，k8s会分配给LoadBalancer；Service一个内部的虚拟IP，并且暴露NodePort。除此之外，k8s请求底层云平台创建一个负载均衡器，将每个Node作为后端，负载均衡器将转发请求到[NodeIP]:[NodePort]。

 1 apiVersion: v1
 2 kind: Service
 3 metadata:
 4 name: my-nginx
 5 spec:
 6 selector:
 7 app: nginx
 8 ports:
 9 - name: http
10 port: 80
11 targetPort: 80
12 protocol: TCP
13 type: LoadBalancer

负载均衡器由底层云平台创建提供，会包含一个LoadBalancerIP，可以认为是LoadBalancer Service的外部IP，查询LoadBalancer Service：

#kubectl get svc my-nginx

Ingress

　　k8s提供了一种HTTP方式的路由转发机制，称为Ingress。Ingress的实现需要两个组件支持， Ingress Controller和HTTP代理服务器。HTTP代理服务器将会转发外部的HTTP请求到Service，而Ingress Controller则需要监控k8s API，实时更新HTTP代理服务器的转发规则；

 1 apiVersion: extensions/v1beta1
 2 kind: Ingress
 3 metadata:
 4 name: my-ingress
 5 spec:
 6 rules:
 7 - host: my.example.com
 8 http:
 9 paths:
10 - path: /app
11 backend:
12 serviceName: my-app
13 servicePort: 80

　　　　Ingress 定义中的.spec.rules 设置了转发规则，其中配置了一条规则，当HTTP请求的host为my.example.com且path为/app时，转发到Service my-app的80端口；

#kubectl create -f my-ingress.yaml; kubectl get ingress my-ingress
NAME　　　　 RULE 　　 BACKEND 　　 ADDRESS
my-ingress 　　 -
　　　　　　my.example.com
　　　　　　/app 　　　　 my-app:80

当Ingress创建成功后，需要Ingress Controller根据Ingress的配置，设置HTTP代理服务器的转发策略，外部通过HTTP代理服务就
可以访问到Service；